KR19990079059A

KR19990079059A - Wafer cleaning method

Info

Publication number: KR19990079059A
Application number: KR1019980011446A
Authority: KR
Inventors: 김재홍
Original assignee: 김영환; 현대반도체 주식회사
Priority date: 1998-04-01
Filing date: 1998-04-01
Publication date: 1999-11-05

Abstract

웨이퍼 세정방법에 관한 것으로 특히, 유기물을 효과적으로 제거하기에 적당한 웨이퍼 세정방법에 관한 것이다. 이와 같은 웨이퍼 세정방법은 메가소닉 발생장치 및 오존 발생장치가 구비된 세정조를 준비하는 단계, 상기 오존 발생장치에서 발생한 오존과 물이 혼합된 용액에 유기물이 부착된 웨이퍼를 담그는 단계, 상기 메가소닉 발생장치를 작동시켜 상기 오존과 물이 혼합된 용액의 OH기를 증가시켜 상기 웨이퍼의 유기물을 제거하는 단계를 포함한다.The present invention relates to a wafer cleaning method, and more particularly, to a wafer cleaning method suitable for effectively removing organic matter. Such a wafer cleaning method includes preparing a cleaning tank equipped with a megasonic generator and an ozone generator, dipping a wafer having organic matter attached to a solution of ozone and water generated in the ozone generator, and the megasonic Operating the generator to increase the OH group of the mixed solution of ozone and water to remove organic matter from the wafer.

Description

Wafer cleaning method

본 발명은 웨이퍼 세정방법에 관한 것으로 특히, 웨이퍼 표면에 부착된 유기물을 효과적으로 제거하기에 적당한 웨이퍼 세정방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a wafer cleaning method, and more particularly, to a wafer cleaning method suitable for effectively removing organic matter adhered to a wafer surface.

일반적으로 실리콘 웨이퍼에는 공정을 진행하면서 여러 가지 불순물이 웨이퍼에 부착되는데 그와 같은 여러 불순물은 메탈릭 이온이나, 유기물등이 있다.Generally, various impurities are attached to the wafer during the process of the silicon wafer. Such impurities include metallic ions and organic materials.

그중에서 유기물을 제거하기 위해서는 H₂SO₄와 H₂O₂가 혼합된 용액인 SPM(Sulfamic Peroxide Mixture) 또는 NH₂OH, H₂O₂및 H₂O가 혼합된 용액인 APM(Ammonia Peroxide Mixture)을 많이 사용하였다. 이때, 세정공정시 APM 보다는 SPM이 더 우수한 세정효과를 갖고 있는 것으로 알려져 있다.Among them, in order to remove organic matter, Sulfamic Peroxide Mixture (SPM), a solution of H ₂ SO ₄ and H ₂ O ₂ , or APM (Ammonia Peroxide Mixture), a solution of NH ₂ OH, H ₂ O ₂ and H ₂ O, is mixed. ) A lot. At this time, it is known that SPM has a better cleaning effect than APM during the cleaning process.

이와 같은 종래 세정용액을 이용한 웨이퍼 세정방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.A wafer cleaning method using such a conventional cleaning solution will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 종래 일예에 따른 웨이퍼 세정공정 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a wafer cleaning process according to a conventional example.

우선, 약액조(Chemical Bath)내에 황산(H₂SO₄)과 과산화수소(H₂O₂)가 4 : 1로 혼합된 SPM용액을 넣고 120 ∼ 150℃로 가열한다.First, a SPM solution in which sulfuric acid (H ₂ SO ₄ ) and hydrogen peroxide (H ₂ O ₂ ) are mixed at 4: 1 is added to a chemical bath and heated to 120 to 150 ° C.

이어서, 유기물이 부착된 실리콘 웨이퍼를 침적(Dipping)시킨다.Subsequently, the silicon wafer to which the organic substance is attached is deposited.

이때, 유기물은 기본적으로 C-C, C-H 및 C-H-O의 결합으로 이루어진 물질로 상기한 바와 같은 SPM용액은 유기물과 결합할 경우 다음과 같은 반응을 일으킨다. 즉, H₂SO₄+ H₂O₂→ H₂SO₅+ H₂O의 반응식에 의해 H₂SO₅가 형성되고 이렇게 형성된 H₂SO₅는 유기물에 대한 강한 산화 작용에 의해서 실리콘 웨이퍼 표면으로 부터 유기물을 제거시킨다. 이와 같은 SPM은 감광막에 대하여는 아주 좋은 세정특정을 갖고 있으나 그 밖의 유기물에 대하여는 완전한 제거가 힘든 것으로 알려져 있다(S1).At this time, the organic material is basically a material consisting of a combination of CC, CH and CHO as described above when the SPM solution is combined with the organic material causes the following reaction. That is, a silicon wafer surface by the strong oxidative action of the H ₂ SO ₅ is organic matter are formed H ₂ SO ₅ thus formed by the reaction formula of _{_{_{H 2 SO 4 + H 2 O}}} 2 → H 2 SO 5 + H 2 O To remove organics. Such SPM has a very good cleaning property for the photoresist film, but it is known that it is difficult to completely remove other organic materials (S1).

이어서, 유기물이 제거된 웨이퍼를 탈이온수(DI water : Deionized water)를 사용하여 상기 웨이퍼표면의 SPM용액을 세척한다(S2).Subsequently, the SPM solution on the surface of the wafer is washed with deionized water (DI water) in the wafer from which the organic material is removed (S2).

이어서, 희석된 불산(DHF : Dilute HF)용액을 사용하여 상기 웨이퍼 표면의 산화물(웨이퍼 자체에 발생된 산화물이나 메탈릭 산화막을 포함하는)을 제거한다(S3).Subsequently, an oxide (including an oxide or metallic oxide film generated on the wafer itself) on the surface of the wafer is removed using a diluted hydrofluoric acid (DHF: Dilute HF) solution (S3).

그다음, 상기 불산용액을 제거하기 위하여 다시 탈이온수를 사용하여 세척공정을 실시한다(S4).Then, to remove the hydrofluoric acid solution is carried out again using a deionized water (S4).

마지막으로 웨이퍼를 건조(DRY)시킨다(S5).Finally, the wafer is dried (DRY) (S5).

종래 다른 예에 따른 웨이퍼 세정공정을 설명하기로 한다.A conventional wafer cleaning process will be described.

종래 다른 웨이퍼 세정공정은 APM을 이용한 것으로 이때에는 웨이퍼를 세정하기 위한 용액이 NH₂OH, H₂O₂및 H₂O를 1 : 1 : 5 ∼ 1 : 5 : 10등 다양한 비율로 혼합하여 50 ∼ 80℃로 가열한다음 웨이퍼를 침적시켜 웨이퍼 표면의 유기물을 제거시킨다.Conventionally, another wafer cleaning process uses APM. In this case, the solution for cleaning the wafer is mixed by mixing NH ₂ OH, H ₂ O ₂ and H ₂ O in various ratios such as 1: 1: 5 to 1: 5: 10 and 50. After heating to ˜80 ° C., the wafer is deposited to remove organic matter from the wafer surface.

그리고, 그 이후의 공정은 종래 일예의 웨이퍼 세정공정과 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.Since the subsequent steps are the same as the conventional wafer cleaning step, detailed descriptions thereof will be omitted.

이와 같은 APM용액을 이용한 웨이퍼 세정공정은 종래 일예에 비해 유기물 제거효과가 떨어지는 것으로 알려져 있다.The wafer cleaning process using the APM solution is known to have a lower organic substance removal effect than the conventional example.

종래 웨이퍼 세정방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.The conventional wafer cleaning method has the following problems.

첫째, 약액조(Chemical Bath)를 가열하여야 하므로 약액조 가열장치 및 그와 같은 가열에 견딜수 있는 약액조가 필요하였다.First, since the chemical bath (Chemical Bath) to be heated, a chemical bath heating apparatus and a chemical bath that can withstand such heating is required.

둘째, 화공약품을 다량 사용함에 따라 화공약품 재처리 문제와 폐기 문제가 발생된다.Second, as chemicals are used in large quantities, chemical chemical reprocessing problems and disposal problems arise.

셋째, 탈이온수를 사용하는 공정이 SPM 또는 APM을 이용한 유기물 제거공정후와 불산을 이용한 산화물 제거후 등 탈이온수를 다량으로 사용하므로 비용이 많이 들었다.Third, the process using deionized water was expensive because it uses a large amount of deionized water, such as after the organic material removal process using SPM or APM and the oxide removal using hydrofluoric acid.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 웨이퍼 세정방법의 문제점들을 해결하기 위하여 안출한 것으로 메가소닉이 가해진 이온수를 이용하여 웨이퍼 표면에 발생한 유기물을 효과적으로 제거할 수 있는 웨이퍼 세정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the problems of the conventional wafer cleaning method as described above is an object of the present invention to provide a wafer cleaning method that can effectively remove the organic material generated on the wafer surface using the ionized water megasonic.

도 1은 종래 웨이퍼 세정 공정 흐름도1 is a flow chart of a conventional wafer cleaning process

도 2는 본 발명 웨이퍼 세정 공정 흐름도2 is a flow chart of a wafer cleaning process of the present invention.

본 발명에 따른 웨이퍼 세정방법은 메가소닉 발생장치 및 오존 발생장치가 구비된 세정조를 준비하는 단계, 상기 오존 발생장치에서 발생한 오존과 물이 혼합된 용액에 유기물이 부착된 웨이퍼를 담그는 단계, 상기 메가소닉 발생장치를 작동시켜 상기 오존과 물이 혼합된 용액의 OH기를 증가시켜 상기 웨이퍼의 유기물을 제거하는 단계를 포함한다.The wafer cleaning method according to the present invention comprises the steps of preparing a cleaning tank equipped with a megasonic generator and an ozone generator, immersing the wafer with the organic matter attached to a solution of ozone and water generated in the ozone generator, Operating a megasonic generator to increase the OH group of the mixed solution of ozone and water to remove organic matter from the wafer.

이와 같은 본 발명 웨이퍼 세정방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Such a wafer cleaning method of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

먼저, 오존(O₃) 발생장치와 메가소닉(megasonic) 발생장치가 부착된 세정조에 탈이온수를 공급한다.First, deionized water is supplied to a cleaning tank equipped with an ozone (O ₃ ) generator and a megasonic generator.

이어서, 상기 탈이온수가 담긴 세정조에 유기물이 부착된 웨이퍼를 담근다.Subsequently, the organic material is attached to the wafer in a cleaning tank containing deionized water.

그다음, 상기 오존 발생장치와 메가소닉 발생장치를 작동시켜 오존 및 주파수를 발생시킨다.Then, the ozone generator and the megasonic generator are operated to generate ozone and frequency.

그러면, 오존(O₃)과 H₂O가 혼합된 용액이 오존(O₃)과 H₂O가 혼합된 용액에서 다음과 같은 반응식에 의해서 OH기가 발생하게 된다. 즉, O₃+ H₂O + 2e → O₂+ 2OH^-와 OH + H⁺+ e와 같은 반응에 의해 OH기가 발생하는 것으로 이때, OH + H⁺+ e는 H₂O를 발생시키기기도 한다.Then, ozone (O ₃₎ and a mixed solution of H ₂ O is the OH groups generated by the following reaction formula in the ozone (O ₃₎ and H ₂ O mixture. That is, OH groups are generated by reactions such as O ₃ + H ₂ O + 2e → O ₂ + 2OH ^- and OH + H ⁺ + e, where OH + H ⁺ + e also generates H ₂ O. .

이때, 상기한 바와 같은 오존발생장치 및 메가소닉을 이용할 경우 OH기의 발생은 종래에 비하여 4배정도의 발생량을 나타내었다. 즉, 유기물과의 결합력이 4배정도 향상되는 것이다.At this time, when using the ozone generator and the megasonic as described above, the generation of OH group showed about four times the amount of generation as compared with the prior art. That is, the binding force with the organic material is improved by four times.

이와 같이 발생된 OH기는 웨이퍼 표면으로 부터 C-C 및 C-H 결합을 제거시키게 된다.The generated OH group removes C-C and C-H bonds from the wafer surface.

이때, 상기 오존 발생 농도는 1ppm(part(s) per million)이하로 조정한다. 그리고, 상기 메가소닉 발생장치의 주파수는 1MHz 이하가 되도록 한다.At this time, the ozone generation concentration is adjusted to 1 ppm (part (s) per million) or less. And, the frequency of the megasonic generator is to be 1MHz or less.

이때, 상기 오존 발생장치는 전기 분해 방식(electrolytic ozonizer system)에 의해서 오존을 발생시킨다.At this time, the ozone generator generates ozone by an electrolytic ozonizer system.

또한, 상기 오존의 농도를 1ppm이하로 하는 이유는 상기 오존 농도가 높을 경우 오존의 강한 산화작용 때문에 웨이퍼의 산화반응에 의해서 세정시 불필요한 케미칼 옥사이드가 발생할 수 있기 때문이다.In addition, the concentration of the ozone is 1 ppm or less, because when the ozone concentration is high, unnecessary chemical oxide may be generated during cleaning due to the oxidation reaction of the wafer due to the strong oxidation of ozone.

그리고, 상기 메가소닉을 1MHz 용으로 사용하는 이유는 주파수가 1MHz 보다 클 경우 웨이퍼가 데미지를 받기 쉽기 때문이고 그 미만 일경우는 오존과 H₂O의 반응 활성화가 크기 않아 유기물제거 효과가 떨어진다.The reason why the megasonic is used for 1 MHz is because the wafer is easily damaged when the frequency is greater than 1 MHz, and when it is less, the reaction activation of ozone and H ₂ O is not large, and the organic matter removing effect is reduced.

즉, 오존과 H₂O의 반응이 활성화되어 OH기의 수를 증가시키고, 오존과 H₂O 용액내의 O₃농도를 줄여주므로써 O₃에 의한 강한 산화 작용에 의해서 웨이퍼 표면의 산화물 발생을 억제시킨다.That is, the reaction between ozone and H ₂ O is activated to increase the number of OH groups and to reduce the concentration of O _{3 in the} ozone and H ₂ O solution, thereby inhibiting oxide generation on the wafer surface by strong oxidation by O ₃ . Let's do it.

이때, 상기 활성화는 메가소닉이 작동할 경우인 것으로 오존과 H₂O의 반응이 활성화되어 OH기가 증가되는 것으로 오존과 H₂O의 반응에 의해 O₃가 많이 소모되어 O₃의 농도는 줄어들고 웨이퍼 표면이 산화되는 것을 방지할 수 있는 것이다(S11).At this time, the activation is when the megasonic is activated, the reaction between ozone and H ₂ O is activated to increase the OH group, O ₃ is consumed by the reaction of ozone and H ₂ O, the concentration of O ₃ is reduced and the wafer It is possible to prevent the surface from being oxidized (S11).

그다음, 불산용액을 사용하여 웨이퍼 표면의 산화물을 제거한다(S12).Then, the oxide on the wafer surface is removed using a hydrofluoric acid solution (S12).

이어서, 탈이온수를 사용하여 불산용액을 제거한다(S13).Subsequently, the hydrofluoric acid solution is removed using deionized water (S13).

그리고, 탈이온수를 제거하기 위한 웨이퍼 건조공정을 실시한다(S14).Then, a wafer drying step for removing deionized water is performed (S14).

본 발명에 따른 웨이퍼 세정방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.The wafer cleaning method according to the present invention has the following effects.

첫째, 세정조를 가열할 필요가 없으므로 그에 따른 가열장치등이 불필요하다.First, there is no need to heat the cleaning tank, so there is no need for a heating device.

둘째, 화학약품을 사용하지 않으므로 재처리 문제나 폐기문제가 발생하지 않는다.Second, no chemicals are used, so no reprocessing or disposal problems occur.

셋째, 화학약품을 제거하기 위한 탈이온수를 이용한 세척공정이 불필요하므로 탈이온수 비용이 감소된다.Third, since the washing process using deionized water to remove chemicals is unnecessary, the cost of deionized water is reduced.

넷째, 유기물 제거성능이 향상되어 신뢰도 높은 반도체소자를 제공할 수 있다.Fourth, the organic material removal performance is improved to provide a highly reliable semiconductor device.

Claims

Preparing a cleaning tank equipped with a megasonic generator and an ozone generator;

Dipping a wafer to which an organic substance is attached to a solution of ozone and water generated by the ozone generator;

Operating the megasonic generator to increase the OH group of the solution in which the ozone and water are mixed to remove organic matter from the wafer.

The method of claim 1, wherein the megasonic generator generates a 1 MHz frequency.

The method of claim 1, wherein the ozone concentration is 1 ppm or less.

The wafer cleaning method according to claim 1, wherein the ozone generator is an electrolysis method.

The method of claim 1, further comprising the step of removing the oxide film on the surface of the wafer using a hydrofluoric acid solution after the organic matter removal process using the OH group as described above, the step of removing the hydrofluoric acid solution using deionized water, and the deionized water. Wafer cleaning method characterized in that for performing a drying step for drying.